激光原理习题答案

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1、14．有光源一个，单色仪一个，光电倍增管及电源一套，微安表一块，圆柱形端面抛光红宝石样品一块，红宝石中铬粒子数密度，694.3nm荧光线宽。可用实验测出红宝石的吸收截面、发射截面及荧光寿命，试画出实验方块图，写出实验程序及计算公式。解：实验方框图如下：实验程序以及计算公式如下：(1)测量小信号中心频率增益系数：移开红宝石棒，微安表读数为，放入红宝石棒，微安表的读数为，由此得到小信号增益系数为减小入射光光强，使小信号增益系数最大。然后维持在此光强，微调单色仪鼓轮以改变入射波长(频率)，使小信号增益系数最大，此最大增益系数即为小信号中心频

2、率增益系数。(2)计算：由于，所以发射截面和吸收截面为：荧光寿命为：20．若红宝石被光泵激励，求激光能级跃迁的饱和光强。解：首先列出稳态时的三能级速率方程如下：(1)(2)(3)(4)由于远小于，由(1)式可得：所以，由(1)~(4)式可以得到：式中，为波长为694.3nm的光强。由上式可得：其中21．推导图4.3所示能级系统2—0跃迁的中心频率大信号吸收系数及饱和光强。假设该工作物质具有均匀加宽线型，吸收截面已知，，。图4.2解：设入射光频率为跃迁的中心频率，光强为I，可列出速率方程如下：式中在稳态的情况下，应该有，由(2)式可以得

3、到：因为远小于，KT远小于，所以，这样根据式(3)、(4)可得：(5)将式(5)代入式(1)可得：其中中心频率大信号吸收系数为其中。